由于兩種太陽(yáng)能電池材料的制造工藝不一樣,多晶硅太陽(yáng)能電池制造過(guò)程中消耗的能量要比單晶硅太陽(yáng)能電池少30%左右。
從制作成本上來(lái)講,多晶硅太陽(yáng)能電池比單晶硅太陽(yáng)能電池要便宜一些,材料制造更簡(jiǎn)便。例如100W的多晶硅光伏電池差不多要260元錢,而單晶硅光伏電池的同樣100W,它的價(jià)格差不多要536元錢。
多晶硅光伏電池它節(jié)約電耗,總的生產(chǎn)成本較低,因此多晶太陽(yáng)能電池板在如今得到大量發(fā)展,也是使用的最廣泛的太陽(yáng)能電池板。
從性價(jià)比上看,前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)單晶太陽(yáng)能板市場(chǎng)價(jià)格相對(duì)高一些,但多晶太陽(yáng)能板的安裝使用更加廣泛。不過(guò)由于單晶電池不能鋪滿整塊太陽(yáng)能板,而多晶電池沒有面積上的浪費(fèi),所以綜合起來(lái),兩者的發(fā)電效率并沒有太大的差別。
從外觀上來(lái)看,單晶硅光伏電池的四角呈現(xiàn)圓弧狀,并倒圓角,電池片正方形,顏色上為深藍(lán)色,表面上沒有花紋;而多晶硅光伏電池的也是正方形,但它的四角不是圓角是方角,顏色呈現(xiàn)天藍(lán)色,表面上看它有類似冰花一樣的花紋。
光伏電池的工作原理
光伏電池的工作原理是利用半導(dǎo)體材料的PN結(jié)的光生電的效應(yīng),在太陽(yáng)光的照射下,一些特定的半導(dǎo)體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生自由電荷,這些自由電荷定向移動(dòng)和積累并產(chǎn)生一定的電勢(shì),可以向外電路提供電流,這種現(xiàn)象被稱為光生伏特效應(yīng)或光伏效應(yīng)。
首先,我們需要了解一點(diǎn)比較基礎(chǔ)的物理知識(shí),當(dāng)一個(gè)原子的最外圍有8個(gè)電子的時(shí)候,原子會(huì)趨于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài),而原子本身會(huì)自發(fā)趨向于達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài),所以會(huì)與相鄰的原子進(jìn)行一定程度上的結(jié)合。
正常的情況下硅原子只攜帶有4個(gè)電子,但是硅原子在共享了周邊的電子之后,就形成了每個(gè)原子周圍8個(gè)電子的穩(wěn)固分子狀態(tài),這些相鄰的電子就像結(jié)合在一起一樣,無(wú)法自由移動(dòng)。
正常的情況下硅原子只攜帶有4個(gè)電子,但是硅原子在共享了周邊的電子之后,就形成了每個(gè)原子周圍8個(gè)電子的穩(wěn)固分子狀態(tài),這些相鄰的電子就像結(jié)合在一起一樣,無(wú)法自由移動(dòng)。
此時(shí),如果有5個(gè)電子的磷原子被注入到硅片中,5個(gè)電子的磷原子和4個(gè)電子的硅原子結(jié)合,就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)多余的自由電子,這種摻雜就形成了電池片的N型區(qū),N型區(qū)的自由電子往往更容易移動(dòng)。
與N型摻雜類似,如果在硅片中注入3個(gè)電子的硼原子,3個(gè)電子的硼原子與4個(gè)電子的硅原子結(jié)合,就會(huì)形成缺少一個(gè)電子的空穴區(qū),這種空穴區(qū)稱之為P型區(qū),與N型區(qū)相反,空穴區(qū)傾向于吸附一個(gè)自由電子。
當(dāng)光線照射的時(shí)候,由N型區(qū)產(chǎn)生的自由電子更容易吸附光子的能量,吸收了能量的電子會(huì)自由移動(dòng),而自由移動(dòng)的電子更容易被P型區(qū)的空穴吸附,這樣在宏觀上就產(chǎn)生了單向流動(dòng)的電子流,也就是產(chǎn)生了電流。
所以在光線照射的情況下,N型區(qū)會(huì)帶正電荷,P型區(qū)會(huì)帶負(fù)電荷,兩邊會(huì)形成電位差,也就是電壓,當(dāng)兩端連接了負(fù)載的時(shí)候,光伏電池就會(huì)像普通的電池一樣產(chǎn)生電流,用以驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。
光伏電池的制作材料
在了解了原理之后,就要通過(guò)具體的結(jié)構(gòu)和材料把原理實(shí)現(xiàn)出來(lái),這才是最困難的部分,無(wú)論是硅晶片的純度,還是摻雜的工藝,都會(huì)影響到光伏電池的最終效果。
要制作光伏電池,我們就需要地球上第二豐富的硅元素的幫助,在普通的沙子中就可以找到這種常見的元素,但是沙子中的硅元素必須轉(zhuǎn)化為99.99999%的純硅晶體,才能夠被用于太陽(yáng)能電池。
要做到這一點(diǎn),沙子就必須經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)雜的凈化過(guò)程。未加工的硅轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硅化合物的形式,再將其與氫混合,得到高度純化的多晶硅。這些硅材料被融化鑄錠后,再切割成180微米的薄片,就形成了我們常見的硅片。
再按照實(shí)際的需求,在硅片中按照特定的工藝摻入一定的雜質(zhì),最終成為一塊小的光伏電池,而一塊普通的小光伏電池只能夠產(chǎn)生0.5V左右的電壓。
這種情況就需要讓許多光伏電池串聯(lián)起來(lái),才能夠成為一塊電壓符合要求的光伏電池組,在通過(guò)許多光伏電池組的并聯(lián),使得輸出電流最終也能夠符合要求,最終輸出的電能被儲(chǔ)能電池所存儲(chǔ),并用作其他用途。